2-UPR-RPU并联机构运动分析与参数优化

发布时间：2017-07-06 21:18

  本文关键词：2-UPR-RPU并联机构运动分析与参数优化

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【摘要】：本文主要研究的是具有两条垂直交错转轴的2转1移空间三自由度2-UPR-RPU并联机构的运动学及其性能优化，主要进行的工作和研究取得的成果可概括为以下几个方面： 根据2-UPR-RPU并联机构的结构简图，首先运用螺旋理论来分析2-UPR-RPU并联机构的自由度及其性质。然后设定2-UPR-RPU并联机构的参数，，进行机构运动学位置分析，推导出机构位置正反解。根据位置反解表达式，求出2-UPR-RPU并联机构的三个输入副和动平台输出运动之间的速度映射矩阵，即雅可比矩阵。通过前面求出的雅可比矩阵，确定2-UPR-RPU并联机构的奇异位形，机构只存在两类混合奇异，不存在正解奇异和反解奇异。 通过考虑机构驱动副各个杆长的限制，运动副转角的限制和奇异位形等三面的制约因素，然后通过空间搜索法绘制出2-UPR-RPU并联机构刀具末端的工作空间图谱。通过SolidWorks软件建立2-UPR-RPU并联机构的虚拟样机，然后利用SolidWorks软件中的Simulation Motion分析模块进行运动学仿真，验证2-UPR-RPU并联机构的自由度，位置正反解的正确性，并绘制了空间螺旋线轨迹。 根据2-UPR-RPU并联机构的设计需要，构造出机构的灵巧度、刚度、承载能力等性能指标，然后建立运动学目标函数，从而研究机构结构参数变化对性能的影响。设计出了一个基于MATLAB平台的并联机构“参数导引”优化软件，对2-UPR-RPU并联机构进行参数优化，将几个优化目标相互整合，进行优化。通过优化后得到的参数，绘制和分析2-UPR-RPU并联机构灵巧度、刚度、承载能力等性能图谱。 本文的研究对2-UPR-RPU并联机构的动力学分析和今后样机的研发具有重要的指导意义。
【关键词】：2-UPR-RPU并联机构 运动学 奇异位形 性能指标 “参数导引”优化
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 课题研究背景及现实意义10-12
• 1.1.1 并联机构的起源10-11
• 1.1.2 课题的现实意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-20
• 1.2.1 并联机构的应用12-16
• 1.2.2 3 自由度并联机构概述16-17
• 1.2.3 并联机构构型设计17-18
• 1.2.4 运动学分析18-19
• 1.2.5 奇异位形分析19
• 1.2.6 性能指标19
• 1.2.7 工作空间19-20
• 1.2.8 优化分析20
• 1.3 本课题的主要研究内容20-22
• 第二章 2-UPR-RPU 并联机构自由度分析22-29
• 2.1 引言22
• 2.2 2-UPR-RPU 并联机构简介与坐标系建立22-23
• 2.3 自由度分析23-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 2-UPR-RPU 并联机构位置分析29-34
• 3.1 引言29
• 3.2 并联机构的运动学位置分析29-33
• 3.2.1 位置逆解分析29-32
• 3.2.2 位置正解分析32-33
• 3.3 动平台上的工具末端运动33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 2-UPR-RPU 并联机构速度分析及奇异分析34-43
• 4.1 引言34
• 4.2 速度分析34-36
• 4.3 奇异性分析36-42
• 4.3.1 反解奇异36-38
• 4.3.2 正解奇异38-39
• 4.3.3 混合奇异39-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第五章 2-UPR-RPU 并联机构工作空间43-48
• 5.1 引言43
• 5.2 工作空间分析43-46
• 5.3 本章小结46-48
• 第六章 2-UPR-RPU 并联机构的运动学仿真48-56
• 6.1 引言48
• 6.2 SolidWorks 软件简介48-49
• 6.3 虚拟样机的建模与仿真49-55
• 6.3.1 建模与装配49-50
• 6.3.2 仿真分析50-55
• 6.4 本章小结55-56
• 第七章 2-UPR-RPU 并联机构性能分析与“参数导引”优化56-73
• 7.1 引言56-57
• 7.2 性能指标57-61
• 7.2.1 灵巧度57-58
• 7.2.2 刚度58-60
• 7.2.3 承载能力60-61
• 7.3 并联机构“参数导引”优化方法61-67
• 7.4 2-UPR-RPU 并联机构的性能图谱67-72
• 7.4.1 2-UPR-RPU 并联机构灵巧度图谱67-69
• 7.4.2 2-UPR-RPU 并联机构刚度图谱69-70
• 7.4.3 2-UPR-RPU 并联机构承载能力图谱70-72
• 7.5 本章小结72-73
• 第八章 总结与展望73-75
• 8.1 总结73-74
• 8.2 研究与展望74-75
• 参考文献75-79
• 攻读学位期间的研究成果79-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 金振林,高峰,刘辛军;新型力解耦和各向同性机器人六维力传感器[J];传感器技术;2000年04期

2 毕树生,王守杰,宗光华;串并联微动机构的运动学分析[J];机器人;1997年04期

3 赵云峰;程丽;赵永生;;3-UPS/S并联机构运动学分析及机构优化设计[J];机械设计;2009年01期

4 李秦川,黄真;基于位移子群分析的3自由度移动并联机构型综合[J];机械工程学报;2003年06期

5 张立杰;刘颖;黄真;;平面2自由度驱动冗余并联机器人的性能分析[J];机械工程学报;2006年07期

6 韩书葵;方跃法;槐创锋;;4自由度并联机器人刚度分析[J];机械工程学报;2006年S1期

7 曹永刚;张玉茹;马运忠;;6-RSS型并联机构的工作空间分析与参数优化[J];机械工程学报;2008年01期

8 刘爽;郭希娟;刘彬;;4-■并联机构的动力学性能指标分析[J];机械工程学报;2008年07期

9 李秦川;孙晓东;陈巧红;武传宇;;2-PRS-PRRU并联机构运动学与奇异分析[J];机械工程学报;2011年03期

10 熊有伦;机器人力传感器的各向同性[J];自动化学报;1996年01期

本文编号：527821